JP2019032066A - Hydraulic cylinder - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、油圧シリンダに関する。 The present invention relates to a hydraulic cylinder.
建設機械は、作業機と、作業機を作動させるために伸縮する油圧シリンダとを備える。情報化施工を実施するＩＣＴ（Information and Communication Technology）建設機械においては、特許文献１に開示されているような伸縮量の検出機能を有する油圧シリンダが使用される。
The construction machine includes a work machine and a hydraulic cylinder that expands and contracts to operate the work machine. In an ICT (Information and Communication Technology) construction machine that implements information-oriented construction, a hydraulic cylinder having a function of detecting the amount of expansion and contraction disclosed in
伸縮量の検出機能を有する油圧シリンダは、ピストンに固定される磁石と、原点からのピストンの移動量を検出するストロークセンサと、ピストンの移動により変化する磁界を検出する磁気センサとを備える。磁気センサの出力信号に基づいて、ストロークセンサの原点が初期化される。一般に、磁石は脆いため、高負荷が作用すると破損する可能性がある。そのため、高負荷が作用する場面で磁石を使用する場合、伸縮量の検出機能の低下を抑制するためには、磁石が配置される位置を配慮する必要がある。 A hydraulic cylinder having a function of detecting the amount of expansion and contraction includes a magnet fixed to the piston, a stroke sensor that detects the amount of movement of the piston from the origin, and a magnetic sensor that detects a magnetic field that changes as the piston moves. Based on the output signal of the magnetic sensor, the origin of the stroke sensor is initialized. Generally, since a magnet is brittle, it may be damaged when a high load is applied. Therefore, when a magnet is used in a scene where a high load acts, it is necessary to consider the position where the magnet is disposed in order to suppress a decrease in the expansion / contraction amount detection function.
本発明の態様は、伸縮量の検出性能の低下を抑制できる油圧シリンダを提供することを目的とする。 An object of an aspect of the present invention is to provide a hydraulic cylinder that can suppress a decrease in expansion / contraction amount detection performance.
本発明の態様に従えば、シリンダチューブと、前記シリンダチューブの内部空間において前記シリンダチューブの軸方向に移動可能であり、前記内部空間をボトム室とヘッド室とに区画するピストンと、前記ピストンに連結されるロッドと、前記軸方向において前記ピストンよりも前記ボトム室側に配置され、前記ピストンに固定される磁石と、前記シリンダチューブの外側に配置され、前記ピストンの移動により変化する磁界を検出する磁気センサと、を備える油圧シリンダが提供される。 According to an aspect of the present invention, a cylinder tube, a piston that is movable in the axial direction of the cylinder tube in the internal space of the cylinder tube, and that divides the internal space into a bottom chamber and a head chamber, and the piston A rod to be connected, a magnet disposed on the bottom chamber side with respect to the piston in the axial direction, fixed to the piston, and disposed on the outside of the cylinder tube, detects a magnetic field that changes due to the movement of the piston. A hydraulic cylinder is provided.
本発明の態様によれば、伸縮量の検出性能の低下を抑制できる油圧シリンダが提供される。 According to the aspect of the present invention, a hydraulic cylinder capable of suppressing a decrease in the expansion / contraction amount detection performance is provided.
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto. The components of the embodiments described below can be combined as appropriate. Some components may not be used.
第１実施形態．
［油圧シリンダの構造］
図１は、本実施形態に係る油圧シリンダ１の一例を示す側断面図である。図２は、本実施形態に係る油圧シリンダ１の一部を示す分解斜視図である。図１及び図２に示すように、油圧シリンダ１は、ボトム２を有するシリンダチューブ４と、シリンダチューブ４の軸方向においてシリンダチューブ４のボトム２とは反対側の端面に配置されるシリンダヘッド３と、シリンダチューブ４の内部空間において軸方向に移動可能であり、シリンダチューブ４の内部空間をボトム室５とヘッド室６とに区画するピストン７と、ピストン７に連結されるロッド８と、軸方向においてピストン７よりもボトム室５側に配置され、ピストン７に固定される磁石９と、シリンダチューブ４の外側に配置され、ピストン７の移動により変化する磁界を検出する磁気センサ１０と、を備える。
First embodiment.
[Hydraulic cylinder structure]
FIG. 1 is a side sectional view showing an example of a
また、油圧シリンダ１は、磁石９の磁極が軸方向に配置されるように磁石９を保持する磁石ホルダ部材１２と、軸方向において磁石９よりもボトム室５側に配置され、磁石９を固定するリテーナ部材１１と、シリンダチューブ４の外部空間において、磁気センサ１０を保持するセンサホルダ部材１３と、を備える。
In addition, the
シリンダチューブ４、ピストン７、ロッド８、リテーナ部材１１、及びセンサホルダ部材１３のそれぞれは、磁性部材である。磁性部材とは、磁気を帯びることができる材料によって形成された部材をいう。本実施形態において、シリンダチューブ４、ピストン７、ロッド８、リテーナ部材１１、及びセンサホルダ部材１３のそれぞれは、例えば炭素鋼製である。
Each of the
本実施形態において、リテーナ部材１１は、軸方向において磁石９よりもボトム室５側に配置され、磁石９を固定する第１磁性部材として機能する。ピストン７は、軸方向において磁石９よりもヘッド室６側に配置され、磁石９を固定する第２磁性部材として機能する。センサホルダ部材１３は、シリンダチューブ４の外部空間において、シリンダチューブ４の中心軸ＡＸの径方向において磁気センサ１０よりも外側に配置される第１部分１３Ａと軸方向において磁気センサ１０よりもボトム室５側に延在する第２部分１３Ｂとを含む第３磁性部材として機能する。なお、軸方向とは、シリンダチューブ４の中心軸ＡＸと平行な方向をいう。径方向とは、シリンダチューブ４の中心軸ＡＸの放射方向をいう。
In the present embodiment, the
シリンダチューブ４は、円筒状部材である。軸方向において、シリンダチューブ４の一端部にボトム２が設けられ、シリンダチューブ４の他端部にシリンダヘッド３が設けられる。シリンダヘッド３は、シリンダチューブ４に固定される。シリンダチューブ４は、ピストン７を移動可能に支持する。シリンダヘッド３は、ロッド８を移動可能に支持する。
The
ピストン７は、シリンダチューブ４の内部空間において軸方向に移動可能である。ピストン７は、ロッド８の周囲に配置される円環状部材である。ピストン７は、ロッド８に固定される。ピストン７は、シリンダチューブ４の内面に摺動可能に支持される。ピストン７は、ボトム室５側を向き、中心軸ＡＸと直交する端面７Ａと、ヘッド室６側を向き、中心軸ＡＸと直交する端面７Ｂとを有する。
The
ロッド８は、シリンダチューブ４の内部空間において軸方向に移動可能である。ロッド８は、ピストン７に固定される。ロッド８は、シリンダヘッド３の内面に摺動可能に支持される。ロッド８は、ボトム室５側を向き、中心軸ＡＸと直交する先端面８Ｓと、中心軸ＡＸの周囲に配置される側面８Ｔとを有する。本実施形態において、ピストン７の内周面にねじ溝が形成され、ロッド８の側面８Ｔの一部にねじ山が形成されている。ロッド８にピストン７をねじ込むことによって、ピストン７とロッド８とが固定される。
The
ロッド８の先端面８Ｓは、ボトム室５に面する。軸方向においてピストン７よりもヘッド室６側のロッド８の側面８Ｔは、ヘッド室６に面する。ボトム室５に面するロッド８の先端面８Ｓは、ボトム室５側を向くピストン７の端面７Ａよりもボトム室５側に突出する。
The
磁石９は、永久磁石である。本実施形態において、磁石９は、例えばネオジウム磁石である。磁石９は、中心軸ＡＸを中心とする周方向において、シリンダチューブ４を介して磁気センサ１０と隣接可能な位置に設けられる。磁石９は、ボトム室５側を向き、中心軸ＡＸと直交する端面９Ａと、ヘッド室６側を向き、中心軸ＡＸと直交する端面９Ｂとを有する。
The
磁石９は、ピストン７の端面７Ａから突出するロッド８の側面８Ｔの周囲の少なくとも一部に配置される。すなわち、磁石９は、軸方向においてピストン７よりもボトム室５側のロッド８の側面８Ｔの周囲の少なくとも一部に配置される。換言すれば、磁石９は、ピストン７の端面７Ａとロッド８の側面８Ｔとによって形成される段差に配置される。
The
図２に示すように、中心軸ＡＸと直交する面内において、磁石９は円板状である。また、磁石９は、中心軸ＡＸの周囲において複数隣接するように配置される。本実施形態において、磁石９は、３つ設けられる。なお、磁石９の形状は、円板状でなくてもよく、例えば矩形状でもよい。また、磁石９は、３つでなくてもよく、２つ又は４つ以上の任意の複数でもよいし、１つでもよい。
As shown in FIG. 2, the
本実施形態において、磁石９の磁極は、軸方向に配置される。端面９Ａは、磁石９の第１磁極を含む。端面９Ｂは、磁石９の第２磁極を含む。第１磁極及び第２磁極の一方は、Ｎ極であり、他方は、Ｓ極である。
In the present embodiment, the magnetic poles of the
リテーナ部材１１は、ロッド８の周囲に配置される円環状部材である。リテーナ部材１１は、ボトム室５側を向き、中心軸ＡＸと直交する端面１１Ａと、ヘッド室６側を向き、中心軸ＡＸと直交する端面１１Ｂとを有する。
The
リテーナ部材１１は、磁石９を固定する。軸方向において、リテーナ部材１１は、磁石９よりもボトム室５側に配置される。リテーナ部材１１は、ピストン７の端面７Ａとロッド８の側面８Ｔとによって形成される段差に配置される。軸方向において、ピストン７は、磁石９よりもヘッド室６側に配置される。軸方向において、磁石９は、ピストン７の端面７Ａとリテーナ部材１１の端面１１Ｂとの間に配置される。
The
磁石ホルダ部材１２は、ロッド８の周囲に配置される円環状部材である。磁石ホルダ部材１２は、非磁性部材である。本実施形態において、磁石ホルダ部材１２は、例えばステンレス鋼製である。
The
磁石ホルダ部材１２は、ピストン７の端面７Ａとロッド８の側面８Ｔとによって形成される段差に配置される。軸方向において、磁石ホルダ部材１２は、ピストン７とリテーナ部材１１との間に配置される。磁石ホルダ部材１２は、ボトム室５側を向き、中心軸ＡＸと直交する端面１２Ａと、ヘッド室６側を向き、中心軸ＡＸと直交する端面１２Ｂとを有する。磁石ホルダ部材１２は、ピストン７に固定される。リテーナ部材１１は、磁石ホルダ部材１２に固定される。
The
磁石ホルダ部材１２は、磁石９を保持する。磁石ホルダ部材１２は、磁石９が配置される凹部１２Ｕを有する。凹部１２Ｕは、端面１２Ａの一部に形成される。凹部１２Ｕに配置された磁石９は、中心軸ＡＸを中心とする周方向において、シリンダチューブ４を介して磁気センサ１０と隣接可能である。
The
凹部１２Ｕは、磁石９の端面９Ｂと対向する端面１２Ｕａと、中心軸ＡＸの径方向において磁石９の内端面９Ｃと対向する支持面１２Ｕｃとを有する。磁石９が凹部１２Ｕに配置された状態で、磁石９の端面９Ａとリテーナ部材１１の端面１１Ｂとが対向する。磁石９が凹部１２Ｕに配置された状態で、磁石９の端面９Ｂとピストン７の端面７Ａとの間に磁石ホルダ部材１２の一部が配置される。
The
ロッド８にピストン７がねじ込まれ、ピストン７とロッド８とが固定された後、ピストン７の端面７Ａとリテーナ部材１１の端面１１Ｂとの間に磁石９及び磁石ホルダ部材１２が配置された状態で、リテーナ部材１１とピストン７とが固定部材１６で固定される。本実施形態において、固定部材１６は、ボルトを含む。図２に示すように、リテーナ部材１１は、ボルト１６の一部が配置される開口１１Ｋを有し、磁石ホルダ部材１２は、ボルト１６の一部が配置される開口１２Ｋを有する。また、ピストン７の端面７Ａには、ボルト１６のねじ山と結合されるねじ孔７Ｋが形成されている。ボルト１６は、リテーナ部材１１の端面１１Ａ側から開口１１Ｋ及び開口１２Ｋに挿入される。ボルト１６の一部が開口１１Ｋ及び開口１２Ｋに配置された状態で、ボルト１６がねじ孔７Ｋにねじ込まれることにより、ピストン７と磁石ホルダ部材１２と磁石９とリテーナ部材１１とが固定される。磁石９は、リテーナ部材１１の端面１１Ｂと磁石ホルダ部材１２の端面１２Ｕａとに挟まれることによって固定される。磁石９及び磁石ホルダ部材１２は、ピストン７の端面７Ａとリテーナ部材１１の端面１１Ｂとに挟まれることによって、ピストン７及びリテーナ部材１１のそれぞれと固定される。
After the
なお、本実施形態においては、ロッド８にピストン７がねじ込まれることによってピストン７とロッド８とが固定されることとするが、ピストン７とロッド８との固定方法は、本実施形態の固定方法に限定されない。また、本実施形態においては、固定部材であるボルト１６によってピストン７と磁石ホルダ部材１２と磁石９とリテーナ部材１１とが固定されることとするが、ピストン７と磁石ホルダ部材１２と磁石９とリテーナ部材１１との固定方法は、本実施形態の固定方法に限定されない。
In the present embodiment, the
ボトム室５は、ピストン７よりもボトム２側の空間である。ボトム室５は、シリンダチューブ４の内面と、ボトム２の内面と、ロッド８の先端面８Ｓと、リテーナ部材１１の端面１１Ａとによって規定される。ピストン７及びロッド８がボトム２に近付くように軸方向に移動したとき、ロッド８の先端面８Ｓがリテーナ部材１１の端面１１Ａよりも先にボトム２に接触するように、ロッド８とリテーナ部材１１との相対位置が規定されている。本実施形態において、ロッド８の先端面８Ｓは、リテーナ部材１１の端面１１Ａよりもボトム室５側に配置される。換言すれば、先端面８Ｓを含むロッド８の先端部は、リテーナ部材１１からボトム室５側に突出する。なお、先端面８Ｓの少なくとも一部が端面１１Ａよりもボトム室５側に配置されていればよい。ピストン７及びロッド８がボトム２に近付くように軸方向に移動したとき、先端面８Ｓの一部が端面１１Ａよりも先にボトム２に接触すればよく、先端面８Ｓの少なくとも一部に凹部が形成されていてもよい。
The
ヘッド室６は、ピストン７よりもシリンダヘッド３側の空間である。ヘッド室６は、シリンダチューブ４の内面と、シリンダヘッド３の表面と、ロッド８の側面８Ｔと、ピストン７の端面７Ｂとによって規定される。
The
ボトム室５は、作動油ポート５Ｈと接続される。作動油ポート５Ｈは、ボトム２に設けられ、ボトム室５に面する開口５ＨＫを含む。作動油ポート５Ｈを介して、ボトム室５に作動油が供給される。また、作動油ポート５Ｈを介して、ボトム室５から作動油が排出される。
The
ボトム室５に面する作動油ポート５Ｈの開口５ＨＫは、中心軸ＡＸの径方向においてロッド８の先端面８Ｓとは異なる位置に配置される。本実施形態において、開口５ＨＫは、中心軸ＡＸの径方向において先端面８Ｓよりも外側に配置される。中心軸ＡＸの径方向において開口５ＨＫが先端面８Ｓとは異なる位置に配置されることにより、ロッド８がボトム２に近付くように軸方向に移動したとき、ロッド８の先端面８Ｓが開口５ＨＫを塞いでしまうことが抑制される。
The opening 5HK of the
ヘッド室６は、作動油ポート６Ｈと接続される。作動油ポート６Ｈを介して、ヘッド室６に作動油が供給される。また、作動油ポート６Ｈを介して、ヘッド室６から作動油が排出される。
The
ボトム室５に作動油が供給され、ヘッド室６から作動油が排出されることによって、ピストン７がシリンダヘッド３に近付くように軸方向に移動する。これにより、ロッド８がシリンダチューブ４の内部空間から出て、油圧シリンダ１が伸びる。ヘッド室６に作動油が供給され、ボトム室５から作動油が排出されることによって、ピストン７がボトム２に近付くように軸方向に移動する。これにより、ロッド８がシリンダチューブ４の内部空間に入り、油圧シリンダ１が縮む。
When hydraulic oil is supplied to the
磁気センサ１０は、シリンダチューブ４の外部空間に配置される。磁気センサ１０は、例えばホール素子を含む。磁気センサ１０は、磁石９と一緒に移動するピストン７の移動により変化する磁界を検出する。
The
センサホルダ部材１３は、シリンダチューブ４の外部空間に配置され、磁気センサ１０を保持する。センサホルダ部材１３は、磁気センサ１０とシリンダチューブ４の外面とが対向するように、磁気センサ１０を保持する。センサホルダ部材１３は、シリンダチューブ４に固定される。
The
本実施形態において、センサホルダ部材１３は、磁気センサ１０の周囲に配置される。センサホルダ部材１３は、磁気センサ１０を包囲する。センサホルダ部材１３は、中心軸ＡＸの径方向において磁気センサ１０よりも外側に配置される第１部分１３Ａと、軸方向において磁気センサ１０よりもボトム室５側に延在する第２部分１３Ｂと、軸方向において磁気センサ１０よりもヘッド室６側に延在する第３部分１３Ｃとを含む。
In the present embodiment, the
センサホルダ部材１３は、保持バンド１４に装着される。保持バンド１４は、シリンダチューブ４の外面に固定される。保持バンド１４は、磁性部材である。本実施形態において、保持バンド１４は、例えば炭素鋼製である。
The
また、油圧シリンダ１は、軸方向における原点からのピストン７の移動量を検出するストロークセンサ２０を備える。ストロークセンサ２０は、ロッド８の側面８Ｔと接触する回転ローラ２１と、回転軸ＢＸを中心に回転ローラ２１を回転可能に支持するハウジング２２と、回転ローラ２１の回転量を検出する回転センサ２３とを備える。
The
また、油圧シリンダ１は、ハウジング２２とロッド８との間に設けられるシール部材２４と、シリンダヘッド３とロッド８との間に設けられるシール部材２５と、シリンダヘッド３とロッド８との間に設けられるシール部材２６とを有する。シール部材２４及びシール部材２５により、回転ローラ２１とロッド８との間に異物が侵入することが抑制される。シール部材２６により、ヘッド室６に異物が侵入することが抑制される。
The
回転ローラ２１は、ロッド８の側面８Ｔと接触した状態で回転軸ＢＸを中心に回転可能である。回転軸ＢＸは、中心軸ＡＸと平行な軸と直交する。ロッド８が軸方向に移動することにより、回転ローラ２１が回転する。回転センサ２３は、ロッド８の移動により回転する回転ローラ２１の回転量を検出する。ストロークセンサ２０は、回転センサ２３で検出された回転ローラ２１の回転量を、ストロークセンサ２０の検出値として演算処理装置３０に出力する。演算処理装置３０は、ストロークセンサ２０の検出値に基づいて、軸方向におけるロッド８の移動量を算出する。すなわち、演算処理装置３０は、回転センサ２３で検出された回転ローラ２１の回転量を軸方向におけるロッド８の移動量に変換する。ロッド８とピストン７とは固定されている。軸方向におけるロッド８の移動量とピストン７の移動量とは等しい。演算処理装置３０は、軸方向におけるロッド８の移動量を算出して、軸方向におけるピストン７の移動量を算出する。
The rotating
本実施形態において、磁気センサ１０の出力信号に基づいて、ストロークセンサ２０の原点が初期化（リセット）される。磁気センサ１０の出力信号は、演算処理装置３０に出力される。演算処理装置３０は、磁気センサ１０の出力信号に基づいて、ストロークセンサ２０の原点を初期化する。
In the present embodiment, the origin of the
回転ローラ２１とロッド８との間において滑りが発生する可能性がある。滑りの発生により、ストロークセンサ２０の検出値に基づいて算出されるピストン７の移動量と、実際のピストン７の移動量との間に誤差が生じる可能性がある。滑りの発生により、ストロークセンサ２０の検出値に基づいてピストン７の移動量を算出するときの原点が変動し、その結果、ストロークセンサ２０の検出値に基づいて算出される軸方向における原点からのピストン７の移動量と、実際のピストン７の移動量との間に誤差が生じる可能性がある。
There is a possibility that slip occurs between the
本実施形態において、演算処理装置３０は、磁気センサ１０の出力信号に基づいて、軸方向におけるピストン７の移動量を算出するときの原点を初期化する。
In this embodiment, the
磁石９により磁界が生成され、磁力線が磁気センサ１０を透過すると、磁気センサ１０は、磁力に基づいて出力信号を出力する。軸方向において、磁気センサ１０が設けられている位置は、既知である。演算処理装置３０は、磁気センサ１０の出力信号に基づいて、ストロークセンサ２０の検出値に基づいてピストン７の移動量を算出するときの原点を初期化する。
When a magnetic field is generated by the
［油圧シリンダの動作］
図３及び図４は、本実施形態に係る油圧シリンダ１の動作の一例を示す図である。ボトム室５に作動油が供給され、ヘッド室６から作動油が排出されることによって、図３に示すように、ピストン７がシリンダヘッド３に近付くように軸方向に移動する。これにより、ロッド８がシリンダチューブ４の内部空間から出て、油圧シリンダ１が伸びる。図３に示すように、油圧シリンダ１が最も伸びた状態においては、シリンダヘッド３とピストン７の端面７Ｂとが接触する。本実施形態においては、磁石９が軸方向においてピストン７よりもボトム室５側に配置されている。これにより、磁石９とシリンダヘッド３とが接触することが抑制される。また、磁石９が軸方向においてピストン７よりもボトム室５側に配置されているので、油圧シリンダ１が最も伸びた状態で作業機による掘削動作等が実施され、油圧シリンダ１に外力が作用しても、磁石９に過度な圧縮力が作用することが抑制される。そのため、磁石９の破損が抑制される。
[Hydraulic cylinder operation]
3 and 4 are diagrams illustrating an example of the operation of the
ヘッド室６に作動油が供給され、ボトム室５から作動油が排出されることによって、図４に示すように、ピストン７がボトム２に近付くように軸方向に移動する。これにより、ロッド８がシリンダチューブ４の内部空間に入り、油圧シリンダ１が縮む。ボトム室５に面するロッド８の先端面８Ｓは、ボトム室５側を向くピストン７の端面７Ａよりもボトム室５側に突出し、本実施形態においては、磁石９及びリテーナ部材１１よりもボトム室５側に突出する。そのため、図４に示すように、油圧シリンダ１が最も縮んだ状態においては、磁石９を固定するリテーナ部材１１よりも先にロッド８の先端面８Ｓがボトム２に接触する。これにより、油圧シリンダ１が最も縮んだ状態で油圧シリンダ１に外力が作用しても、ロッド８の先端面８Ｓとボトム２との接触により、磁石９がピストン７とボトム２との間に挟まれた状態で磁石９に過度な圧縮力が作用することが抑制される。そのため、油圧シリンダ１の作動において、磁石９に過度な圧縮力が作用することが抑制される。そのため、磁石９の破損が抑制される。
When hydraulic oil is supplied to the
［磁気センサの作用］
図５は、本実施形態に係る磁気センサ１０の作用の一例を説明するための模式図である。図５に示すように、磁石９は、第１磁極であるＮ極と、第２磁極であるＳ極とを有する。Ｎ極とＳ極とは、軸方向に配置される。磁石９によって生成される磁力線は、Ｎ極からＳ極に向かう。磁石９のＮ極から射出された磁力線は、中心軸ＡＸの径方向の外側に進行する。中心軸ＡＸの径方向の外側に進行した磁力線は、シリンダチューブ４を通過した後、センサホルダ部材１３に保持されている磁気センサ１０に入射する。磁気センサ１０に入射し、磁気センサ１０を通過した磁力線は、センサホルダ部材１３を通過した後、中心軸ＡＸの径方向の内側に進行する。中心軸ＡＸの径方向の内側に進行した磁力線は、シリンダチューブ４を通過した後、リテーナ部材１１に入射する。リテーナ部材１１に入射し、リテーナ部材１１を通過した磁力線は、磁石９のＳ極に到達する。
[Operation of magnetic sensor]
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining an example of the operation of the
このように、磁石９によって生成される磁力線は、中心軸ＡＸの径方向の外側に向かって進行する磁力線と、中心軸ＡＸの径方向の内側に向かって進行する磁力線とを含む。以下の説明においては、中心軸ＡＸの径方向の外側に向かって進行する磁力線を適宜、第１磁力線ＭＦ１、と称し、中心軸ＡＸの径方向の内側に向かって進行する磁力線を適宜、第２磁力線ＭＦ２、と称する。
Thus, the magnetic lines of force generated by the
磁気センサ１０は、ピストン７の移動により変化する磁界を検出する。ピストン７が軸方向に移動することにより、第１磁力線ＭＦ１が磁気センサ１０を通過する第１状態と、第２磁力線ＭＦ２が磁気センサ１０を通過する第２状態とが発生する。第１磁力線ＭＦ１が磁気センサ１０を通過したとき、磁気センサ１０は、第１磁力線ＭＦ１の磁力に応じた出力信号を出力する。第２磁力線ＭＦ２が磁気センサ１０を通過したとき、磁気センサ１０は、第２磁力線ＭＦ２の磁力に応じた出力信号を出力する。
The
［原点の初期化］
図６は、本実施形態に係る磁気センサ１０の出力信号の一例を示す図である。図６において、横軸は軸方向における磁石９の位置を示し、縦軸は磁気センサ１０の出力信号を示す。図６は、磁石９のＮ極がシリンダチューブ４を介して磁気センサ１０と隣接する位置を通過した後、磁石９のＳ極がシリンダチューブ４を介して磁気センサ１０と隣接する位置を通過したときの磁気センサ１０の出力信号を示す。
[Reset origin]
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of an output signal of the
磁石９が固定されているピストン７が軸方向に移動することにより、第１磁力線ＭＦ１が磁気センサ１０を通過する第１状態と、第２磁力線ＭＦ２が磁気センサ１０を通過する第２状態とが発生する。第１磁力線ＭＦ１が磁気センサ１０を通過する第１状態は、磁石９が軸方向の第１位置Ｐ１に位置するときに発生する。第２磁力線ＭＦ２が磁気センサ１０を通過する第２状態は、磁石９が軸方向の第２位置Ｐ２に位置するときに発生する。
When the
磁石９が第１位置Ｐ１に位置し、第１磁力線ＭＦ１が磁気センサ１０を通過したとき、磁気センサ１０は、第１磁力線ＭＦ１の磁力に応じた第１ピーク信号Ｓ１を出力する。磁石９が第２位置Ｐ２に位置し、第２磁力線ＭＦ２が磁気センサ１０を通過したとき、磁気センサ１０は、第２磁力線ＭＦ２の磁力に応じた第２ピーク信号Ｓ２を出力する。第１ピーク信号Ｓ１は、磁気センサ１０から出力される出力信号のうち最も低い値を示す。第２ピーク信号Ｓ２は、磁気センサ１０から出力される出力信号のうち最も高い値を示す。
When the
本実施形態において、演算処理装置３０は、磁気センサ１０から出力される出力信号に基づいて、軸方向における第１位置Ｐ１及び第２位置Ｐ２を検出し、第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２との間の出力信号の波形と予め記憶されている元波形（基準波形）とに基づいて演算処理を実施して、ピストン７の移動量の誤差を補正して、ストロークセンサ２０の検出値に基づいてピストン７の移動量を算出するときの原点を初期化する。
In the present embodiment, the
［効果］
以上説明したように、本実施形態によれば、原点をリセットするために設けられる磁石９が、軸方向においてピストン７よりもボトム室５側に配置され、ピストン７に固定される。これにより、図３を参照して説明したように、油圧シリンダ１が最も伸びた状態で作業機による掘削動作等が実施され、油圧シリンダ１に外力が作用しても、磁石９に過度な圧縮力が作用することが抑制される。そのため、磁石９の破損が抑制される。これにより、ストロークセンサ２０の原点のリセット機能が維持され、ストロークセンサ２０による伸縮量の検出機能が維持される。したがって、油圧シリンダ１の伸縮量の検出性能の低下が抑制される。
[effect]
As described above, according to the present embodiment, the
また、本実施形態によれば、ボトム室５に面するロッド８の先端面８Ｓは、ボトム室５側を向くピストン７の端面７Ａよりもボトム室５側に突出し、磁石９は、ピストン７の端面７Ａから突出するロッド８の側面８Ｔの周囲の少なくとも一部に配置される。これにより、図４を参照して説明したように、ピストン７及びロッド８がボトム２に近付くように軸方向に移動したとき、ロッド８の先端面８Ｓが磁石９よりも先にボトム２に接触する。そのため、油圧シリンダ１が最も縮んだ状態で油圧シリンダ１に外力が作用しても、ロッド８の先端面８Ｓとボトム２との接触により、磁石９がピストン７とボトム２との間に挟まれた状態で磁石９に過度な圧縮力が作用することが抑制される。これにより、油圧シリンダ１の作動において、磁石９に過度な圧縮力が作用することが抑制される。そのため、磁石９の破損が抑制される。これにより、ストロークセンサ２０の原点のリセット機能の毀損が抑制され、ストロークセンサ２０による伸縮量の検出機能の毀損が抑制される。したがって、油圧シリンダ１の性能の低下が抑制される。
Further, according to the present embodiment, the
また、本実施形態によれば、磁石９をピストン７のボトム室５側に配置するだけで、油圧シリンダ１の作動において磁石９の破損が抑制される。そのため、例えば磁石９の破損を抑制するための強固な構造物の設置をしなくて済む。したがって、油圧シリンダ１が長大化したり、油圧シリンダ１の伸縮量が小さくなったりすることが抑制される。
Further, according to the present embodiment, the
また、本実施形態によれば、磁石９とピストン７との固定は、ピストン７とロッド８との固定後に実施可能である。ピストン７がロッド８にねじ込まれることによってロッド８と固定されるねじ込み式ピストンである場合において、磁石９をピストン７のヘッド室６側に配置する場合、磁石９とピストン７とを固定した後、ピストン７とロッド８とを固定する必要が生じる可能性がある。磁石９は、中心軸ＡＸを中心とする周方向において、シリンダチューブ４を介して磁気センサ１０と隣接可能な位置に設けられる必要がある。そのため、磁石９をピストン７のヘッド室６側に配置する場合、まず、ピストン７とロッド８とを固定して、中心軸ＡＸを中心とする周方向において磁石９を配置すべき位置を確認した後、ピストン７とロッド８との固定を解除し、ピストン７において確認された位置に磁石９を固定した後、再びピストン７とロッド８とを固定する作業を必要とする可能性が高くなる。この場合、油圧シリンダ１の組立に要する工数が増えることとなる。本実施形態によれば、磁石９とピストン７との固定は、ピストン７とロッド８との固定後に実施可能である。そのため、油圧シリンダ１の組立に要する工数が増えることが抑制される。
Further, according to this embodiment, the
また、本実施形態によれば、ボトム室５に面する作動油ポート５Ｈの開口５ＨＫは、中心軸ＡＸの径方向においてロッド８の先端面８Ｓとは異なる位置に配置される。これにより、ロッド８がボトム２に近付くように軸方向に移動したとき、ロッド８の先端面８Ｓが開口５ＨＫを塞いでしまうことが抑制される。
Further, according to the present embodiment, the opening 5HK of the
また、本実施形態よれば、磁石９の磁極は、軸方向に配置される。磁石９の磁極が軸方向に配置される状態において、軸方向において磁石９よりもボトム２側に磁石９に固定される第１磁性部材であるリテーナ部材１１が設けられる。リテーナ部材１１が設けられることにより、磁石９で生成される磁力線が整えられる。磁力線が整えられることにより、図６を参照して説明した第１ピーク信号Ｓ１及び第２ピーク信号Ｓ２が十分に得られる。そのため、第１ピーク信号Ｓ１と第２ピーク信号Ｓ２とを使って原点の位置を精度良く算出することができる。これにより、ストロークセンサ２０の原点をリセットすることができる。
According to the present embodiment, the magnetic poles of the
第１磁性部材が省略される場合、磁石９で生成される磁力が拡散してしまい、第１ピーク信号Ｓ１及び第２ピーク信号Ｓ２の少なくとも一方が十分に得られない可能性がある。その結果、原点の位置を精度良く算出することが困難となる。本実施形態によれば、第１磁性部材であるリテーナ部材１１が設けられる。これにより、第１ピーク信号Ｓ１及び第２ピーク信号Ｓ２が十分に得られ、第１ピーク信号Ｓ１と第２ピーク信号Ｓ２とを使って原点の位置を精度良く算出することができる。したがって、ストロークセンサ２０の原点をリセットすることができる。
When the first magnetic member is omitted, the magnetic force generated by the
また、本実施形態によれば、磁石９の磁極が軸方向に配置される状態において、軸方向において磁石９よりもヘッド室６側に磁石９に固定される第２磁性部材であるピストン７が設けられる。第１磁性部材のみならず第２磁性部材が設けられることにより、磁石９で生成される磁力線は十分に整えられる。これにより、第１ピーク信号Ｓ１及び第２ピーク信号Ｓ２が十分に得られ、第１ピーク信号Ｓ１と第２ピーク信号Ｓ２とを使って原点の位置をより精度良く算出することができる。したがって、ストロークセンサ２０の原点をリセットすることができる。
Further, according to the present embodiment, in a state where the magnetic poles of the
また、本実施形態によれば、シリンダチューブ４の外部空間において、中心軸ＡＸの径方向において磁気センサ１０よりも外側に配置される第１部分１３Ａと軸方向において磁気センサ１０よりもボトム２側に延在する第２部分１３Ｂとを含む第３磁性部材であるセンサホルダ部材１３が設けられる。第３磁性部材が設けられることにより、磁石９で生成される磁力線は良好に整えられる。これにより、第１ピーク信号Ｓ１及び第２ピーク信号Ｓ２が十分に得られ、第１ピーク信号Ｓ１と第２ピーク信号Ｓ２とを使って原点の位置をより精度良く算出することができる。したがって、ストロークセンサ２０の原点をリセットすることができる。
In addition, according to the present embodiment, in the outer space of the
第２実施形態．
第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
Second embodiment.
A second embodiment will be described. In the following description, the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted.
図７は、本実施形態に係る油圧シリンダ１の一例を示す側断面図である。図７に示すように、油圧シリンダ１は、シリンダチューブ４と、シリンダチューブ４の内部空間においてシリンダチューブ４の中心軸ＡＸと平行な軸方向に移動可能であり、シリンダチューブ４の内部空間をボトム室５とヘッド室６とに区画するピストン７と、ピストン７に連結されるロッド８と、軸方向においてピストン７よりもボトム室５側に配置され、ピストン７に固定される磁石９と、シリンダチューブ４の外側に配置され、ピストン７の移動により変化する磁界を検出する磁気センサ１０と、を備える。
FIG. 7 is a side sectional view showing an example of the
また、油圧シリンダ１は、磁石９の磁極が軸方向に配置されるように磁石９を保持する磁石ホルダ部材１２と、軸方向において磁石９よりもヘッド室６側に配置され、磁石９を固定するリテーナ部材１５と、シリンダチューブ４の外部空間において、磁気センサ１０を保持するセンサホルダ部材１３と、を備える。
The
シリンダチューブ４、ピストン７、ロッド８、リテーナ部材１５、及びセンサホルダ部材１３のそれぞれは、磁性部材である。本実施形態において、シリンダチューブ４、ピストン７、ロッド８、リテーナ部材１５、及びセンサホルダ部材１３のそれぞれは、例えば炭素鋼製である。
Each of the
本実施形態において、リテーナ部材１５は、軸方向において磁石９よりもヘッド室６側に配置され、磁石９を固定する第２磁性部材として機能する。本実施形態において、リテーナ部材１５は、軸方向においてピストン７と磁石９との間に配置される。
In this embodiment, the
リテーナ部材１５は、ピストン７とは別の部材である。本実施形態において、リテーナ部材１５は、ピストン７と同等の材料によって形成される。なお、リテーナ部材１５は、ピストン７と異なる材料で形成されてもよい。リテーナ部材１５は、ピストン７よりも強磁性でもよい。
The
本実施形態において、軸方向において磁石９よりもボトム室５側に第１磁性部材は設けられていない。
In the present embodiment, the first magnetic member is not provided on the
上述の実施形態と同様、磁石９の磁極は、軸方向に配置される。端面９Ａは、磁石９の第１磁極を含む。端面９Ｂは、磁石９の第２磁極を含む。第１磁極及び第２磁極の一方は、Ｎ極であり、他方は、Ｓ極である。
Similar to the above-described embodiment, the magnetic poles of the
リテーナ部材１５は、ロッド８の周囲に配置される円環状部材である。リテーナ部材１５は、ボトム２側を向き、中心軸ＡＸと直交する端面１５Ａと、ヘッド室６側を向き、中心軸ＡＸと直交する端面１５Ｂとを有する。
The
リテーナ部材１５は、磁石９を固定する。軸方向において、リテーナ部材１５は、磁石９よりもヘッド室６側に配置される。軸方向において、リテーナ部材１５は、ピストン７の端面７Ａと磁石ホルダ部材１２の端面１２Ｂ及び磁石９の端面９Ｂとの間に配置される。
The
磁石ホルダ部材１２は、ロッド８の周囲に配置される円環状部材である。磁石ホルダ部材１２は、非磁性部材である。本実施形態において、磁石ホルダ部材１２は、例えばステンレス鋼製である。
The
磁石ホルダ部材１２は、磁石９を保持する。磁石ホルダ部材１２は、磁石９が配置される凹部１２Ｕを有する。凹部１２Ｕは、端面１２Ｂの一部に形成される。凹部１２Ｕに配置された磁石９は、中心軸ＡＸを中心とする周方向において、シリンダチューブ４を介して磁気センサ１０と隣接可能である。
The
凹部１２Ｕは、磁石９の端面９Ａと対向する端面１２Ｕｂと、中心軸ＡＸの径方向において磁石９の内端面９Ｃと対向する支持面１２Ｕｃとを有する。磁石９が凹部１２Ｕに配置された状態で、磁石９の端面９Ｂ及び磁石ホルダ部材１２の端面１２Ｂとリテーナ部材１５の端面１５Ａとが対向する。ピストン７の端面７Ａとリテーナ部材１５の端面１５Ｂとが対向する。
The
ピストン７の端面７Ａと磁石９の端面９Ｂ及び磁石ホルダ部材１２の端面１２Ｂとの間にリテーナ部材１５が配置された状態で、磁石ホルダ部材１２とピストン７とがボルトのような固定部材１６で固定される。これにより、ピストン７とリテーナ部材１５と磁石９と磁石ホルダ部材１２とが固定される。リテーナ部材１５は、磁石９の端面９Ｂ及び磁石ホルダ部材１２の端面１２Ｂとピストン７の端面７Ａとに挟まれることによって、ピストン７、磁石ホルダ部材１２、及び磁石９のそれぞれと固定される。
In a state where the
ボトム室５は、ピストン７よりもボトム２側の空間である。ボトム室５は、シリンダチューブ４の内面と、ボトム２の内面と、ロッド８の先端面８Ｓと、磁石ホルダ部材１２の端面１２Ａとによって規定される。磁石ホルダ部材１２の端面１２Ａは、ロッド８の先端面８Ｓよりもヘッド室６側に配置される。換言すれば、先端面８Ｓを含むロッド８の先端部は、磁石ホルダ部材１２からボトム室５側に突出する。
The
ヘッド室６は、ピストン７よりもシリンダヘッド３側の空間である。ヘッド室６は、シリンダチューブ４の内面と、シリンダヘッド３の表面と、ロッド８の側面８Ｔと、ピストン７の端面７Ｂとによって規定される。
The
センサホルダ部材１３は、シリンダチューブ４の外部空間に配置され、磁気センサ１０を保持する。センサホルダ部材１３は、磁気センサ１０とシリンダチューブ４の外面とが対向するように、磁気センサ１０を保持する。センサホルダ部材１３は、シリンダチューブ４に固定される。
The
本実施形態において、センサホルダ部材１３は、磁気センサ１０の周囲に配置される。センサホルダ部材１３は、磁気センサ１０を包囲する。センサホルダ部材１３は、中心軸ＡＸの径方向において磁気センサ１０よりも外側に配置される第１部分１３Ａと、軸方向において磁気センサ１０よりもボトム室５側に延在する第２部分１３Ｂと、軸方向において磁気センサ１０よりもヘッド室６側に延在する第３部分１３Ｃとを含む。
In the present embodiment, the
センサホルダ部材１３は、軸方向において磁気センサ１０よりもボトム室５側に配置される第１端部１３Ｅ１と、磁気センサ１０よりもヘッド室６側に配置される第２端部１３Ｅ２とを有する。軸方向において、磁気センサ１０と第２端部１３Ｅ２との距離Ｌ２は、磁気センサ１０と第１端部１３Ｅ１との距離Ｌ１よりも短い。
The
図８は、本実施形態に係る磁気センサ１０の作用の一例を説明するための模式図である。図８に示すように、磁石９は、第１磁極であるＮ極と、第２磁極であるＳ極とを有する。Ｎ極とＳ極とは、軸方向に配置される。磁石９によって生成される磁力線は、Ｎ極からＳ極に向かう。磁石９のＮ極から射出された磁力線は、リテーナ部材１５を通過した後、中心軸ＡＸの径方向の外側に進行する。中心軸ＡＸの径方向の外側に進行した磁力線は、シリンダチューブ４を通過した後、センサホルダ部材１３に保持されている磁気センサ１０に入射する。磁気センサ１０に入射し、磁気センサ１０を通過した磁力線は、センサホルダ部材１３を通過した後、中心軸ＡＸの径方向の内側に進行する。中心軸ＡＸの径方向の内側に進行した磁力線は、シリンダチューブ４を通過した後、磁石９のＳ極に到達する。
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining an example of the operation of the
本実施形態においても、磁石９によって生成される磁力線は、中心軸ＡＸの径方向の外側に向かって進行する第１磁力線ＭＦ１と、中心軸ＡＸの径方向の内側に向かって進行する第２磁力線ＭＦ２とを含む。第１磁力線ＭＦ１が磁気センサ１０を通過したとき、磁気センサ１０は、第１磁力線ＭＦ１の磁力に応じた出力信号を出力する。第２磁力線ＭＦ２が磁気センサ１０を通過したとき、磁気センサ１０は、第２磁力線ＭＦ２の磁力に応じた出力信号を出力する。
Also in the present embodiment, the magnetic field lines generated by the
本実施形態によれば、第３磁性部材として機能するセンサホルダ部材１３は、軸方向において磁気センサ１０よりもボトム室５側に配置される第１端部１３Ｅ１と、磁気センサ１０よりもヘッド室６側に配置される第２端部１３Ｅ２とを有する。軸方向において、磁気センサ１０と第２端部１３Ｅ２との距離Ｌ２は、磁気センサ１０と第１端部１３Ｅ１との距離Ｌ１よりも短い。これにより、磁石９のボトム室５側に第１磁性部材が無くても、磁石９で生成される磁力線が整えられる。磁力線が整えられることにより、図６を参照して説明した第１ピーク信号Ｓ１及び第２ピーク信号Ｓ２が十分に得られる。そのため、第１ピーク信号Ｓ１と第２ピーク信号Ｓ２とを使って原点の位置を精度良く算出することができる。これにより、ストロークセンサ２０の原点をリセットすることができる。
According to the present embodiment, the
第１磁性部材が無い状態において、距離Ｌ１が距離Ｌ２よりも短い場合、磁石９で生成される磁力が拡散してしまい、第１ピーク信号Ｓ１及び第２ピーク信号Ｓ２の少なくとも一方が十分に得られない可能性がある。その結果、原点の位置を精度良く算出することが困難となる可能性がある。本実施形態によれば、第３磁性部材であるセンサホルダ部材１３において、距離Ｌ２は距離Ｌ１よりも短い。これにより、センサホルダ部材１３において磁力線が通過する経路が確保され、第１ピーク信号Ｓ１及び第２ピーク信号Ｓ２が十分に得られる。そのため、第１ピーク信号Ｓ１と第２ピーク信号Ｓ２とを使って原点の位置を精度良く算出することができる。したがって、ストロークセンサ２０の原点をリセットすることができる。
When the distance L1 is shorter than the distance L2 in the state where there is no first magnetic member, the magnetic force generated by the
また、本実施形態によれば、磁石９の磁極が軸方向に配置される状態において、軸方向において磁石９よりもヘッド室６側に磁石９に固定される第２磁性部材であるリテーナ部材１５が設けられる。第２磁性部材であるリテーナ部材１５が設けられることにより、磁石９で生成される磁力線は十分に整えられる。これにより、第１ピーク信号Ｓ１及び第２ピーク信号Ｓ２が十分に得られ、第１ピーク信号Ｓ１と第２ピーク信号Ｓ２とを使って原点の位置をより精度良く算出することができる。したがって、ストロークセンサ２０の原点をリセットすることができる。
Further, according to the present embodiment, in a state where the magnetic poles of the
また、リテーナ部材１５がピストン７よりも強磁性な材料で形成されることにより、磁石９で生成される磁力線は更に良好に整えられる。また、リテーナ部材１５を形成する材料を選択して、リテーナ部材１５の磁性を調整することにより、磁石９で生成される磁力線が通過する経路を調整することができる。
Further, since the
なお、本実施形態において、リテーナ部材１５が省略されてもよい。上述の実施形態と同様、ピストン７が第２磁性部材として機能してもよい。
In the present embodiment, the
図９は、本実施形態に係る磁気センサ１０の作用の一例を説明するための模式図である。図９に示すように、センサホルダ部材１３の第３部分１３Ｃは省略されてもよい。センサホルダ部材１３が第１部分１３Ａ及び第２部分１３Ｂを有することにより、磁石９で生成される磁力線が通過する経路は確保される。
FIG. 9 is a schematic diagram for explaining an example of the operation of the
第３実施形態．
第３実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
Third embodiment.
A third embodiment will be described. In the following description, the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted.
図１０は、本実施形態に係る油圧シリンダ１の一例を示す側断面図である。図１０に示すように、油圧シリンダ１は、シリンダチューブ４と、シリンダチューブ４の内部空間においてシリンダチューブ４の中心軸ＡＸと平行な軸方向に移動可能であり、シリンダチューブ４の内部空間をボトム室５とヘッド室６とに区画するピストン７と、ピストン７に連結されるロッド８と、軸方向においてピストン７よりもボトム室５側に配置され、ピストン７に固定される磁石９と、シリンダチューブ４の外側に配置され、ピストン７の移動により変化する磁界を検出する磁気センサ１０と、シリンダチューブ４の外部空間において、磁気センサ１０を保持するセンサホルダ部材１３と、を備える。
FIG. 10 is a side sectional view showing an example of the
本実施形態において、軸方向において磁石９よりもボトム室５側に第１磁性部材は設けられていない。
In the present embodiment, the first magnetic member is not provided on the
本実施形態において、磁石９の磁極は、中心軸ＡＸの径方向に配置される。磁石９において、中心軸ＡＸの径方向の外側に第１磁極であるＮ極が設けられ、中心軸ＡＸの径方向の内側に第２磁極であるＳ極が設けられる。なお、磁石９において、中心軸ＡＸの径方向の外側にＳ極が設けられ、中心軸ＡＸの径方向の内側にＮ極が設けられてもよい。
In the present embodiment, the magnetic pole of the
図１０に示すように、磁気センサ１０は、軸方向に２つ配置される。以下の説明においては、軸方向に配置される２つの磁気センサ１０のうち、ボトム室５側に配置される磁気センサ１０を適宜、磁気センサ１０Ａ、と称し、ヘッド室６側に配置される磁気センサ１０を適宜、磁気センサ１０Ｂ、と称する。磁気センサ１０Ａと磁気センサ１０Ｂとは、磁石９の磁力線に対して逆の出力信号を出力するように較正されている。
As shown in FIG. 10, two
本実施形態において、磁石９のＮ極から中心軸ＡＸの径方向の外側に向かって磁力線ＭＦが射出される。磁気センサ１０は、ピストン７の移動により変化する磁界を検出する。ピストン７が軸方向に移動することにより、磁石９のＮ極から射出された磁力線ＭＦが磁気センサ１０Ａを通過する第３状態と、磁石９のＮ極から射出された磁力線ＭＦが磁気センサ１０Ｂを通過する第４状態とが発生する。磁力線ＭＦが磁気センサ１０Ａを通過したとき、磁気センサ１０Ａは、磁力線ＭＦの磁力に応じた出力信号を出力する。磁力線ＭＦが磁気センサ１０Ｂを通過したとき、磁気センサ１０Ｂは、磁力線ＭＦの磁力に応じた出力信号を出力する。
In the present embodiment, the magnetic field lines MF are emitted from the N pole of the
図１１は、本実施形態に係る磁気センサ１０の出力信号の一例を示す図である。図１１において、横軸は軸方向における磁石９の位置を示し、縦軸は磁気センサ１０の出力信号を示す。図１１は、磁石９のＮ極がシリンダチューブ４を介して磁気センサ１０Ａと隣接する位置を通過した後、磁石９のＮ極がシリンダチューブ４を介して磁気センサ１０Ｂと隣接する位置を通過したときの磁気センサ１０（１０Ａ，１０Ｂ）の出力信号を示す。
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of an output signal of the
磁石９が固定されているピストン７が軸方向に移動することにより、磁力線ＭＦが磁気センサ１０Ａを通過する第３状態と、磁力線ＭＦが磁気センサ１０Ｂを通過する第４状態とが発生する。磁力線ＭＦが磁気センサ１０Ａを通過する第３状態は、磁石９が軸方向の第３位置Ｐ３に位置するときに発生する。磁力線ＭＦが磁気センサ１０Ｂを通過する第４状態は、磁石９が軸方向の第４位置Ｐ４に位置するときに発生する。
When the
磁石９が軸方向の第３位置Ｐ３に位置し、磁力線ＭＦが磁気センサ１０Ａを通過したとき、磁気センサ１０Ａは、磁力線ＭＦの磁力に応じた第３ピーク信号Ｓ３を出力する。磁石９が第４位置Ｐ４に位置し、磁力線ＭＦが磁気センサ１０Ｂを通過したとき、磁気センサ１０Ｂは、磁力線ＭＦの磁力に応じた第４ピーク信号Ｓ４を出力する。第３ピーク信号Ｓ３は、磁気センサ１０Ａから出力される出力信号のうち最も低い値を示す。第４ピーク信号Ｓ４は、磁気センサ１０Ｂから出力される出力信号のうち最も高い値を示す。
When the
本実施形態において、演算処理装置３０は、磁気センサ１０から出力される出力信号に基づいて、軸方向における第３位置Ｐ３及び第４位置Ｐ４を検出し、第３位置Ｐ３と第４位置Ｐ４との間の出力信号の波形と予め記憶されている元波形（基準波形）とに基づいて演算処理を実施して、ピストン７の移動量の誤差を補正して、ストロークセンサ２０の検出値に基づいてピストン７の移動量を算出するときの原点を初期化する。
In the present embodiment, the
以上説明したように、本実施形態によれば、磁石９は、第１磁極と第２磁極とが中心軸ＡＸの径方向に配置されるように、ピストン７に固定される。本実施形態によれば、第１磁性部材が省略されても、第３ピーク信号Ｓ３及び第４ピーク信号Ｓ４を十分に取得することができる。また、本実施形態によれば、第３磁性部材１３の形状が任意に定められても、第３ピーク信号Ｓ３及び第４ピーク信号Ｓ４を十分に取得することができる。
As described above, according to this embodiment, the
なお、上述の各実施形態において、第３磁性部材１３は、磁気センサ１０を保持し、シリンダチューブ４に固定されるセンサホルダ部材であることとした。第３磁性部材１３は、磁気センサ１０を保持しなくてもよいし、シリンダチューブ４に固定されなくてもよい。すなわち、磁気センサ１０は、第３磁性部材１３とは異なるセンサホルダ部材によって保持されてもよい。この場合、センサホルダ部材は、磁性部材でなくてもよい。
In each embodiment described above, the third
１…油圧シリンダ、２…ボトム、３…シリンダヘッド、４…シリンダチューブ、５…ボトム室、５Ｈ…作動油ポート、５ＨＫ…開口、６…ヘッド室、６Ｈ…作動油ポート、７…ピストン（第２磁性部材）、７Ａ…端面、７Ｂ…端面、７Ｋ…ねじ孔、８…ロッド、８Ｓ…先端面、８Ｔ…側面、９…磁石、９Ａ…端面、９Ｂ…端面、９Ｃ…内端面、１０…磁気センサ、１０Ａ…磁気センサ、１０Ｂ…磁気センサ、１１…リテーナ部材（第１磁性部材）、１１Ａ…端面、１１Ｂ…端面、１１Ｋ…開口、１２…磁石ホルダ部材、１２Ａ…端面、１２Ｂ…端面、１２Ｋ…開口、１２Ｕ…凹部、１２Ｕａ…端面、１２Ｕｂ…端面、１２Ｕｃ…支持面、１３…センサホルダ部材（第３磁性部材）、１３Ａ…第１部分、１３Ｂ…第２部分、１３Ｃ…第３部分、１３Ｅ１…第１端部、１３Ｅ２…第２端部、１４…保持バンド、１５…リテーナ部材（第２磁性部材）、１５Ａ…端面、１５Ｂ…端面、１６…固定部材、２０…ストロークセンサ、２１…回転ローラ、２２…ハウジング、２３…回転センサ、２４…シール部材、２５…シール部材、２６…シール部材、３０…演算処理装置、ＡＸ…中心軸、ＢＸ…回転軸、ＭＦ１…第１磁力線、ＭＦ２…第２磁力線。
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記シリンダチューブの内部空間において前記シリンダチューブの軸方向に移動可能であり、前記内部空間をボトム室とヘッド室とに区画するピストンと、
前記ピストンに連結されるロッドと、
前記軸方向において前記ピストンよりも前記ボトム室側に配置され、前記ピストンに固定される磁石と、
前記シリンダチューブの外側に配置され、前記ピストンの移動により変化する磁界を検出する磁気センサと、
を備える油圧シリンダ。 A cylinder tube;
A piston that is movable in the axial direction of the cylinder tube in the internal space of the cylinder tube, and divides the internal space into a bottom chamber and a head chamber;
A rod connected to the piston;
A magnet disposed on the bottom chamber side of the piston in the axial direction and fixed to the piston;
A magnetic sensor that is disposed outside the cylinder tube and detects a magnetic field that changes as the piston moves;
Hydraulic cylinder with
請求項１に記載の油圧シリンダ。 The tip end surface of the rod facing the bottom chamber protrudes toward the bottom chamber rather than the end surface of the piston facing the bottom chamber.
The hydraulic cylinder according to claim 1.
請求項２に記載の油圧シリンダ。 The magnet is disposed on at least a part of the periphery of the side surface of the rod protruding from the end surface of the piston.
The hydraulic cylinder according to claim 2.
前記ボトム室に面する前記作動油ポートの開口は、前記シリンダチューブの中心軸の径方向において前記ロッドの先端面とは異なる位置に配置される、
請求項２又は請求項３に記載の油圧シリンダ。 A hydraulic oil port connected to the bottom chamber;
The opening of the hydraulic oil port facing the bottom chamber is disposed at a position different from the distal end surface of the rod in the radial direction of the central axis of the cylinder tube.
The hydraulic cylinder according to claim 2 or claim 3.
前記軸方向において前記磁石よりも前記ボトム室側に配置され、前記磁石を固定する第１磁性部材を備える、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の油圧シリンダ。 The magnetic pole of the magnet is arranged in the axial direction,
A first magnetic member that is disposed closer to the bottom chamber than the magnet in the axial direction and fixes the magnet;
The hydraulic cylinder according to any one of claims 1 to 4.
請求項５に記載の油圧シリンダ。 A second magnetic member that is disposed closer to the head chamber than the magnet in the axial direction and fixes the magnet;
The hydraulic cylinder according to claim 5.
請求項６に記載の油圧シリンダ。 The second magnetic member includes the piston.
The hydraulic cylinder according to claim 6.
請求項６に記載の油圧シリンダ。 The second magnetic member is disposed between the piston and the magnet in the axial direction.
The hydraulic cylinder according to claim 6.
請求項８に記載の油圧シリンダ。 The second magnetic member is more ferromagnetic than the piston;
The hydraulic cylinder according to claim 8.
前記磁気センサは、前記軸方向に２つ配置される、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の油圧シリンダ。 The magnetic pole of the magnet is arranged in the radial direction of the central axis,
Two magnetic sensors are arranged in the axial direction.
The hydraulic cylinder according to any one of claims 1 to 4.
請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の油圧シリンダ。 In the outer space of the cylinder tube, a first portion disposed outside the magnetic sensor in the radial direction of the central axis, and a second portion extending toward the bottom chamber side than the magnetic sensor in the axial direction A third magnetic member including
The hydraulic cylinder as described in any one of Claims 1-10.
前記軸方向において、前記磁気センサと前記第２端部との距離は前記磁気センサと前記第１端部との距離よりも短い、
請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の油圧シリンダ。 The third magnetic member has a first end portion disposed closer to the bottom chamber than the magnetic sensor in the axial direction and a second end portion disposed closer to the head chamber than the magnetic sensor. ,
In the axial direction, the distance between the magnetic sensor and the second end is shorter than the distance between the magnetic sensor and the first end.
The hydraulic cylinder according to any one of claims 1 to 11.
請求項１２に記載の油圧シリンダ。 The third magnetic member holds the magnetic sensor and is fixed to the cylinder tube.
The hydraulic cylinder according to claim 12.
前記磁気センサの出力信号に基づいて前記原点が初期化される、
請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の油圧シリンダ。 A stroke sensor for detecting a movement amount of the piston from the origin in the axial direction;
The origin is initialized based on the output signal of the magnetic sensor,
The hydraulic cylinder according to any one of claims 1 to 13.
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